A t(7;12) balanced translocation with breakpoints overlapping those of the Williams-Beuren and 12q14 microdeletion syndromes.

The molecular characterization of balanced chromosomal rearrangements have always been of advantage in identifying disease-causing genes. Here, we describe the breakpoint mapping of a de novo balanced translocation t(7;12)(q11.22;q14.2) in a patient presenting with a failure to thrive associated with moderate mental retardation, facial anomalies, and chronic constipation. The localization of the breakpoints and the co-occurrence of Williams-Beuren syndrome and 12q14 microdeletion syndrome phenotypes suggested that the expression of some of the dosage-sensitive genes of these two segmental aneuploidies were modified in cells of the proposita. However, we were unable to identify chromosomes 7 and/or 12-mapping genes that showed disturbed expression in the lymphoblastoids of the proposita. This case showed that position-effect might operate in some tissues, but not in others. It also illustrates the overlap of phenotypes presented by patients with the recently described 12q14 structural rearrangements.

Autism spectrum disorder in a girl with a de novo x;19 balanced translocation

Balanced X-autosome translocations are rare, and female carriers are a clinically heterogeneous group of patients, with phenotypically normal women, history of recurrent miscarriage, gonadal dysfunction, X-linked disorders or congenital abnormalities, and/or developmental delay. We investigated a patient with a de novo X;19 translocation. The six-year-old girl has been evaluated due to hyperactivity, social interaction impairment, stereotypic and repetitive use of language with echolalia, failure to follow parents/caretakers orders, inconsolable outbursts, and persistent preoccupation with parts of objects. The girl has normal cognitive function. Her measurements are within normal range, and no other abnormalities were found during physical, neurological, or dysmorphological examinations. Conventional cytogenetic analysis showed a de novo balanced translocation, with the karyotype 46,X,t(X;19)(p21.2;q13.4). Replication banding showed a clear preference for inactivation of the normal X chromosome. The translocation was confirmed by FISH and Spectral Karyotyping (SKY). Although abnormal phenotypes associated with de novo balanced chromosomal rearrangements may be the result of disruption of a gene at one of the breakpoints, submicroscopic deletion or duplication, or a position effect, X; autosomal translocations are associated with additional unique risk factors including X-linked disorders, functional autosomal monosomy, or functional X chromosome disomy resulting from the complex X-inactivation process.

Identification of a new translocation that disrupts the RUNX1 gene in a patient with de novo acute myeloid leukemia

Translocation (8;21)(q22;q22)/RUNX1-RUNX1T1 is a molecular marker that is usually associated with a favorable outcome in both pediatric and adult patients with acute myeloid leukemia (AML). The present report describes the results of hematologic, cytogenetic, and fluorescence in situ hybridization analysis of a case of AML with maturation in a 23-year-old woman. Cytogenetic analysis revealed a balanced translocation involving chromosomal band 21q22, which disrupts the RUNX1 gene, and 10q22, with the following karyotype: 45,X,-X,t(10;21)(q24;q22)[cp16]/46,XX [4]. Interphase FISH showed, in 67% of the 300 interphase nuclei analyzed, three signals for RUNX1 and two RUNX1T1, but no signals corresponding to RUNX1-RUNX1T1 fusion gene. These results were corroborated by RT-PCR, which revealed negative results for the amplification of RUNX1-RUNX1T1 fusion gene. The patient was refractory to conventional and salvage chemotherapy regimens and early relapsed after unrelated donor bone marrow transplantation (BMT), dying of pneumonia, acute respiratory failure, and sepsis on day +80 after BMT, 1 year after diagnosis.

Global down-regulation of HOX gene expression in PML-RAR alpha(+) acute promyelocytic leukemia identified by small-array real-time PCR

Acute promyelocytic leukemia (APL) is associated with a reciprocal and balanced translocation involving the retinoic acid receptor-alpha (RARalpha). All-trans retinoic acid (ATRA) is used to treat APL and is a potent morphogen that regulates HOX gene expression in embryogenesis and organogenesis. HOX genes are also involved in hematopoiesis and leukemogenesis. Thirty-nine mammalian HOX genes have been identified and classified into 13 paralogous groups clustered on 4 chromosomes. They encode a complex net-Work of transcription regulatory proteins whose precise targets remain poorly understood. The overall function of the network appears to be dictated by gene dosage. To investigate the mechanisms involved in HOX gene regulation in hematopoiesis and leukemogenesis by precise measurement of individual HOX genes, a small-array real-time HOX (SMART-HOX) quantitative polymerase chain reaction (PCR) platform was designed and validated. Application of SMART-HOX to 16 APL bone marrow samples revealed a global down-regulation of 26 HOX genes compared with normal controls. HOX gene expression was also altered during differentiation induced by ATRA in the PML-RARalpha(+) NB4 cell line. PML-RARalpha, fusion proteins have been reported to act as part of a repressor complex during myelold cell differentiation, and a model linking HOX gene expression to this PML-RARalpha repressor complex is now proposed.

Global down-regulation of HOX gene expression in PML-RARalpha + acute promyelocytic leukemia identified by small-array real-time PCR

Acute promyelocytic leukemia (APL) is associated with a reciprocal and balanced translocation involving the retinoic acid receptor-alpha (RARalpha). All-trans retinoic acid (ATRA) is used to treat APL and is a potent morphogen that regulates HOX gene expression in embryogenesis and organogenesis. HOX genes are also involved in hematopoiesis and leukemogenesis. Thirty-nine mammalian HOX genes have been identified and classified into 13 paralogous groups clustered on 4 chromosomes. They encode a complex network of transcription regulatory proteins whose precise targets remain poorly understood. The overall function of the network appears to be dictated by gene dosage. To investigate the mechanisms involved in HOX gene regulation in hematopoiesis and leukemogenesis by precise measurement of individual HOX genes, a small-array real-time HOX (SMART-HOX) quantitative polymerase chain reaction (PCR) platform was designed and validated. Application of SMART-HOX to 16 APL bone marrow samples revealed a global down-regulation of 26 HOX genes compared with normal controls. HOX gene expression was also altered during differentiation induced by ATRA in the PML-RARalpha(+) NB4 cell line. PML-RARalpha fusion proteins have been reported to act as part of a repressor complex during myeloid cell differentiation, and a model linking HOX gene expression to this PML-RARalpha repressor complex is now proposed.

Cytogenomic characterization of an unexpected 17.6 Mb 9p deletion associated to a 14.8 Mb 20p duplication in a dysmorphic patient with multiple congenital anomalies presenting a normal G-banding karyotype

We describe a female patient with developmental delay, dysmorphic features and multiple congenital anomalies who presented a normal G-banded karyotype at the 550-band resolution. Array and multiplex-ligation probe amplification (MLPA) techniques identified an unexpected large unbalanced genomic aberration: a 17.6 Mb deletion of 9p associated to a 14.8 Mb duplication of 20p. The deleted 9p genes, especially CER1 and FREM1, seem to be more relevant to the phenotype than the duplicated 20p genes. This study also shows the relevance of using molecular techniques to make an accurate diagnosis in patients with dysmorphic features and multiple anomalies suggestive of chromosome aberration, even if on G-banding their karyotype appears to be normal. Fluorescence in situ hybridization (FISH) was necessary to identify a masked balanced translocation in the patient's mother, indicating the importance of associating cytogenetic and molecular techniques in clinical genetics, given the implications for patient management and genetic counseling. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

A complex chromosomal rearrangement involving chromosomes 2, 5, and X in autism spectrum disorder

Here, we describe a female patient with autism spectrum disorder and dysmorphic features that harbors a complex genetic alteration, involving a de novo balanced translocation t(2;X)(q11;q24), a 5q11 segmental trisomy and a maternally inherited isodisomy on chromosome 5. All the possibly damaging genetic effects of such alterations are discussed. In light of recent findings on ASD genetic causes, the hypothesis that all these alterations might be acting in orchestration and contributing to the phenotype is also considered. (C) 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Orthotopic transplantation of v-src-expressing glioma cell lines into immunocompetent mice: establishment of a new transplantable in vivo model for malignant glioma

OBJECT: The aim of this study was to develop and characterize a new orthotopic, syngeneic, transplantable mouse brain tumor model by using the cell lines Tu-9648 and Tu-2449, which were previously isolated from tumors that arose spontaneously in glial fibrillary acidic protein (GFAP)-v-src transgenic mice. METHODS: Striatal implantation of a 1-microl suspension of 5000 to 10,000 cells from either clone into syngeneic B6C3F1 mice resulted in tumors that were histologically identified as malignant gliomas. Prior subcutaneous inoculations with irradiated autologous cells inhibited the otherwise robust development of a microscopically infiltrating malignant glioma. Untreated mice with implanted tumor cells were killed 12 days later, when the resultant gliomas were several millimeters in diameter. Immunohistochemically, the gliomas displayed both the astroglial marker GFAP and the oncogenic form of signal transducer and activator of transcription-3 (Stat3). This form is called tyrosine-705 phosphorylated Stat3, and is found in many malignant entities, including human gliomas. Phosphorylated Stat3 was particularly prominent, not only in the nucleus but also in the plasma membrane of peripherally infiltrating glioma cells, reflecting persistent overactivation of the Janus kinase/Stat3 signal transduction pathway. The Tu-2449 cells exhibited three non-random structural chromosomal aberrations, including a deletion of the long arm of chromosome 2 and an apparently balanced translocation between chromosomes 1 and 3. The GFAP-v-src transgene was mapped to the pericentromeric region of chromosome 18. CONCLUSIONS: The high rate of engraftment, the similarity to the high-grade malignant glioma of origin, and the rapid, locally invasive growth of these tumors should make this murine model useful in testing novel therapies for human malignant gliomas.

Diverse karyotypic abnormalities of the c-myc locus associated with c-myc dysregulation and tumor progression in multiple myeloma

Translocations involving c-myc and an Ig locus have been reported rarely in human multiple myeloma (MM). Using specific fluorescence in situ hybridization probes, we show complex karyotypic abnormalities of the c-myc or L-myc locus in 19 of 20 MM cell lines and approximately 50% of advanced primary MM tumors. These abnormalities include unusual and complex translocations and insertions that often juxtapose myc with an IgH or IgL locus. For two advanced primary MM tumors, some tumor cells contain a karyotypic abnormality of the c-myc locus, whereas other tumor cells do not, indicating that this karyotypic abnormality of c-myc occurs as a late event. All informative MM cell lines show monoallelic expression of c-myc. For Burkitt's lymphoma and mouse plasmacytoma tumors, balanced translocation that juxtaposes c-myc with one of the Ig loci is an early, invariant event that is mediated by B cell-specific DNA modification mechanisms. By contrast, for MM, dysregulation of c-myc apparently is caused principally by complex genomic rearrangements that occur during late stages of MM progression and do not involve B cell-specific DNA modification mechanisms.

Investigação de mecanismos genéticos e epigenéticos em distúrbios do crescimento humano

Parcela considerável de pacientes com distúrbios de crescimento não têm a causa de seus quadros clínicos estabelecida, incluindo aproximadamente 50% dos pacientes com diagnóstico clínico de síndrome de Silver−Russell (SRS) e 10-20% dos pacientes com síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS). O objetivo deste estudo foi investigar as causas genéticas e epigenéticas de distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida, numa contribuição para o entendimento de mecanismos que regulam o crescimento. O estudo compreendeu: (1) a investigação de microdesequilíbrios cromossômicos, por aCGH; (2) a análise do perfil de expressão alelo-específica de genes sujeitos a imprinting (IG), por pirossequenciamento (PSQ) ou sequenciamento de Sanger; (3) a investigação do padrão de metilação global em pacientes com restrição de crescimento, utilizando microarray de metilação. A casuística constituiu-se de 41 pacientes não aparentados, com distúrbios de crescimento, de etiologia desconhecida: (1) 25, com hipótese diagnóstica de SRS; (2) seis, com restrição de crescimento intrauterino e peso ao nascimento abaixo do 10º percentil, associados a outros sinais clínicos; (3) sete, com hipótese diagnóstica de BWS; e (4) três, com macrossomia pré-natal ou pós-natal, associada a outros sinais. A investigação de microdesequilíbrios cromossômicos foi realizada em 40 pacientes. Foram detectadas 58 variantes raras em 30/40 pacientes (75%): 40 foram consideradas provavelmente benignas (18 pacientes, 45%), 12, com efeito patogênico desconhecido (11 pacientes, 27,5%), duas, provavelmente patogênicas (um paciente, 2,5%) e quatro, patogênicas (três pacientes, 7,5%). Essas frequências são comparáveis àquelas descritas em estudos que investigaram CNV em grupos de pacientes com distúrbios de crescimento e outras alterações congênitas, incluindo SRS, e mostram a importância da investigação de microdesequilíbrios cromossômicos nesses pacientes. A diversidade dos microdesequilíbrios cromossômicos identificados é reflexo da heterogeneidade clínica das casuísticas. Neste estudo, muitos dos pacientes com hipótese diagnóstica de SRS e BWS apresentavam sinais clínicos atípicos, explicando a ausência neles das alterações (epi)genéticas que causam essas síndromes. A identificação de CNV características de outras síndromes reflete a sobreposição de sinais clínicos com BWS e SRS. A análise do perfil de expressão alelo-específica de IG foi realizada em um subgrupo de 18 pacientes com restrição de crescimento. Trinta IG com função em proliferação celular, crescimento fetal ou neurodesenvolvimento foram inicialmente selecionados. Após seleção de SNP transcritos com alta frequência na população, genotipagem de pacientes, genitores e indivíduos controle, determinação da expressão dos IG em sangue periférico e seu padrão de expressão (mono ou bialélico), 13 IG, expressos no sangue, tiveram a expressão alelo-específica avaliada, sete deles por PSQ e seis por sequenciamento de Sanger. Alterações no perfil de expressão de dois genes, de expressão normalmente paterna, foram detectadas em 4/18 pacientes (22%). Este estudo é o primeiro a utilizar pirossequenciamento e sequenciamento de Sanger na avaliação do perfil de expressão alelo-específica de IG, em pacientes com restrição de crescimento. Apesar de terem limitações, ambas as técnicas mostraram-se robustas e revelaram alterações de expressão alélica interessantes; entretanto, a relação dessas alterações com o quadro clínico dos pacientes permanece por esclarecer. A investigação da metilação global do DNA foi realizada em subgrupo de 21 pacientes com restrição de crescimento e em 24 indivíduos controle. Dois tipos de análise foram realizados: (1) análise diferencial de grupo e (2) análise diferencial individual. Na primeira análise, em que foi comparado o padrão de metilação do grupo de pacientes com quadro clínico sugestivo de SRS (n=16) com o do grupo controle (n=24), não houve indicação de hipo ou hipermetilação global no grupo SRS. Na segunda análise, foi comparado o padrão de metilação de cada um dos 21 pacientes com restrição de crescimento e dos 24 indivíduos controle, com o padrão de metilação do grupo controle. O número médio de CpG hipermetilados e de segmentos diferencialmente metilados (SDM) foi significativamente maior nos pacientes. Foram identificados 82 SDM hipermetilados, estando 57 associados a gene(s) (69,5%), em 16 pacientes, e 51 SDM hipometilados, 41 deles associados a gene(s) (80,4%), em 10 pacientes. A análise de ontologia genética dos 61 genes associados aos SDM hipo ou hipermetilados nos pacientes destacou genes que atuam no desenvolvimento e na morfogênese do sistema esquelético e de órgãos fetais, e na regulação da transcrição gênica e de processos metabólicos. Alterações de metilação em genes que atuam em processos de proliferação e diferenciação celulares e crescimento foram identificadas em 9/20 dos pacientes (45%), sugerindo implicação clínica. Não foi detectada alteração epigenética comum aos pacientes com diagnóstico clínico de SRS, explicável provavelmente pela heterogeneidade clínica. A investigação de metilação global, utilizando microarray, produziu novos dados que podem contribuir para a compreensão de mecanismos moleculares que influenciam o crescimento pré- e pós-natal. Na translocação aparentemente equilibrada - t(5;6)(q35.2;p22.3)dn, detectada em paciente com suspeita clínica de SRS, a interrupção de um gene, pela quebra no cromossomo 6, pode ser a causa do quadro clínico; alternativamente, a translocação pode ter impactado a regulação de genes de desenvolvimento localizados próximos aos pontos de quebra. A análise de expressão em sangue periférico mostrou que os níveis de cDNA do gene, interrompido pelo ponto de quebra da translocação, estavam reduzidos à metade. Além de sinais típicos da SRS, a paciente apresentava algumas características clínicas sugestivas de displasia cleidocraniana. Assim, a translocação t(5;6) pode ter alterado a interação de genes de desenvolvimento e seus elementos reguladores, levando à desregulação de sua expressão espaço-temporal, e resultando num fenótipo atípico, com características sobrepostas de mais de uma síndrome genética

Caracterização de rearranjos cromossômicos citogeneticamente equilibrados associados a quadros clínicos

Este estudo teve como objetivos (a) identificar mecanismos pelos quais rearranjos cromossômicos citogeneticamente equilibrados possam estar associados de maneira causal a determinados quadros clínicos e (b) contribuir para a compreensão dos mecanismos de formação desses rearranjos. Para isso, foram estudados 45 rearranjos cromossômicos citogeneticamente equilibrados (29 translocações, 10 inversões e seis rearranjos complexos), detectados em pacientes que apresentavam malformações congênitas, comprometimento do desenvolvimento neuropsicomotor ou déficit intelectual. Foram 31 rearranjos cromossômicos esporádicos, três familiais que segregavam com o quadro clínico e mais 11 rearranjos cromossômicos herdados de genitores fenotipicamente normais. Inicialmente os pontos de quebra desses rearranjos foram mapeados por hibridação in situ fluorescente (FISH). A busca por microdeleções e duplicações genômicas foi realizada por a-CGH. A investigação dos pontos de quebra prosseguiu com a aplicação da técnica de Mate-Pair Sequencing (MPS), que permite localizar as quebras em segmentos de 100 pb - 1 kb, na maioria dos casos. Para obter os segmentos de junção das quebras no nível de pares de bases, os segmentos delimitados por MPS foram sequenciados pelo método de Sanger. A análise por aCGH revelou microdeleções ou microduplicações localizadas nos cromossomos rearranjados, em 12 dos 45 pacientes investigados (27%). A análise de 27 rearranjos por MPS permitiu a caracterização dos pontos de junção das quebras. MPS expandiu o número de pontos de quebra, detectados por análise do cariótipo ou aCGH, de 114 para 156 (em resolução < 2kb, na maioria dos casos). O número de pontos de quebra/rearranjo variou de 2 a 20. Os 156 pontos de quebra resultaram em 86 variantes estruturais equilibradas e outras 32 variantes não equilibradas. Perdas e ganhos de segmentos submiscroscópicos nos cromossomos rearranjados constituíram a principal causa ou, provavelmente, contribuíram para o quadro clínico de 12 dos 45 pacientes. Em cinco desses 12 rearranjos foram detectadas por MPS a interrupção de genes já relacionados à doença, ou provável alteração de sua região reguladora, contribundo para o quadro clínico. Em quatro dos 33 rearranjos não associados a perdas ou ganhos de segmentos, a análise por MPS revelou a interrupção de genes que já foram anteriormente relacionados a doenças, explicando-se, assim, as características clínicas dos portadores; outro rearranjo pode ter levando alteração da expressão gênica de gene sensível a dosagem e ao quadro clínico. Um rearranjo cromossômico familial, identificado na análise após bandamento G como uma translocação equilibrada, t(2;22)(p14;q12), segregava com quadro de atraso do desenvolvimento neuropsicomotor e dificuldade de aprendizado associados a dismorfismos. A combinação das análises por FISH, aCGH e MPS revelou que se tratava, na verdade, de rearranjo complexo entre os cromossomos 2, 5 e 22, incluindo 10 quebras. A segregação de diferentes desequilíbrios submicroscópicos em indivíduos afetados e clinicamente normais permitiu a compreensão da variabilidade clínica observada na família. Rearranjos equilibrados detectados em indivíduos afetados, mas herdados de genitores clinicamente normais, são, em geral, considerados como não tendo relação com o quadro clínico, apesar da possibilidade de desequilíbrios cromossômicos gerados por permuta desigual na meiose do genitor portador do rearranjo. Neste trabalho, a investigação de 11 desses rearranjos por aCGH não revelou perdas ou ganhos de segmentos nos cromossomos rearranjados. No entanto, a análise por aCGH da portadora de um desses rearranjos - inv(12)mat - revelou deleção de 8,7 Mb no cromossomo 8, como causa de seu fenótipo clínico. Essa deleção estava relacionada com outro rearranjo equilibrado também presente em sua mãe, independente da inversão. Para compreender os mecanismos de formação de rearranjos citogeneticamente equilibrados, investigamos os segmentos de junção no nível de pares de base. A análise por MPS que levou, na maioria dos casos, ao mapeamento dos pontos de quebras em segmentos <1kb permitiu o sequenciamento pelo método de Sanger de 51 segmentos de junções de 17 rearranjos. A ocorrência de blunt fusions ou inserções e deleções <10 pb, e a ausência de homologia ou a presença de micro homologia de 2 pb a 4 pb de extensão indicaram o mecanismo de junção de extremidades não homólogas (non-homologous end joinging; NHEJ), na maioria das 51 junções caracterizadas. As características de três dos quatro rearranjos mais complexos, com 17-20 quebras, indicaram sua formação pelo mecanismo de chromothripsis. Este estudo mostra a importância da análise genômica de variações de número de cópias por microarray, juntamente com o mapeamento dos pontos de quebra por MPS, para determinar a estrutura de rearranjos cromossômicos citogeneticamente equilibrados e seu impacto clínico. O mapeamento dos segmentos de junção por MPS, permitindo o sequenciamento pelo método de Sanger, foi essencial para a compreensão de mecanismos de formação desses rearranjos

X monosomy and balanced Robertsonian translocation in a girl with Turner Syndrome

We describe a case of X monosomy associated with a maternally inherited t(13;14) Robertsonian translocation in a girl with Turner syndrome. The girl's X chromosome was demonstrated to be maternally inherited, ruling out the hypothesis that the translocation exerted an interchromosomal effect on the origin of the monosomy. Chromosomes 13 and 14 showed biparental inheritance.

Severe aplastic anaemia in association with a unique constitutional translocation 46,XY,t(6;10)(q13;q22)c

Severe aplastic anaemia (SAA) is an uncommon disorder which may be associated with several congenital syndromes. However, it has rarely been described in association with a constitutional karyotypic abnormality. The breakpoint of the balanced t(6:10)(q13:q22) translocation described here does not disrupt any currently recognized gene of haemopoietic or stromal importance. This report also highlights the problems inherent in the use of bone marrow transplantation (BMT) for treating multiply transfused aplastic anaemia patients.

Translocation (11;19)(q23;p13.3) associated with a novel t(5;16) (ql3;q22) in a patient with acute myelocytic leukemia

A novel association of t(11;19)(q23;p13) and t(5;16)(q13;q22) was detected by G-banding and spectral karyotyping studies in an 18-year-old patient. While balanced t(11; 19) has been often described in acute myelocytic leukemia (AML) French-American-British Cooperative Group subtypes M4 and M5, this patient was diagnosed with the variant AML-M4 with eosinophilia (AML-M4Eo), which is associated with abnormalities in 16q22 and has good prognosis. However, the patient relapsed after allogeneic transplant and died within 2 years of diagnosis, which suggests that the association of these two translocations correlates with a poor prognosis. This report expands the molecular basis of the variability in clinical outcomes and adds the novel t(5;16)(q13;q22) to the spectrum of chromosome 16q22 abnormalities in AML. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

SYNAPTONEMAL COMPLEX-ANALYSIS IN GOATS CARRYING THE 5/15 ROBERTSONIAN TRANSLOCATION

Synaptonemal complexes were analysed by electron microscopy in 2 bucks heterozygous for the 5/15 Robertsonian translocation. The cis configuration (free homologous 5 and 15 chromosomes on the same side of the 5/15 translocated chromosome) was found in all 50 cells examined. This feature is considered a prerequisite for the development of balanced gametes. No association between the sex bivalent and trivalent was observed.